Registri principali della CPU

I registri sono componenti fondamentali della CPU, fungendo da memorie veloci per dati temporanei. I principali registri sono:

• AR (Address Register): contiene l'indirizzo di memoria richiesto
• DR (Data Register): contiene il dato richiesto dalla memoria
• PC (Program Counter): indica l'indirizzo della prossima istruzione da eseguire
• IR (Instruction Register): contiene il codice dell'istruzione da eseguire
• SR (Status Register): contiene flag che forniscono informazioni sull'ultima istruzione eseguita
• SP (Stack Pointer): punta alla funzione chiamante per gestire il ritorno
• R0, R1, R2, ..., Rn: registri generici per contenere dati

Definition: Stack: struttura dati di tipo LIFO (Last In First Out) usata per gestire le chiamate a funzione.

Example: Lo Zero Flag nel registro SR viene utilizzato per verificare se due numeri sono uguali, confrontando la loro differenza.

Tecnica di Pipelining nella CPU

Il pipelining è una tecnica avanzata utilizzata nelle CPU moderne per aumentare l'efficienza nell'esecuzione delle istruzioni. Consente di elaborare in parallelo più istruzioni, sfruttando il fatto che le diverse fasi del ciclo macchina utilizzano componenti diversi della CPU.

Funzionamento del pipelining:

1. Inizia con l'Instruction Fetch (IF) della prima istruzione
2. Mentre la prima istruzione passa alla fase di Decode (ID), inizia l'IF della seconda istruzione
3. Il processo continua, con ogni fase che utilizza componenti diversi della CPU

Dopo 5 cicli di clock, la CPU può avere fino a 5 istruzioni in elaborazione contemporaneamente, una per ogni fase del ciclo macchina.

Highlight: Il pipelining aumenta significativamente le prestazioni della CPU, ma introduce anche sfide di gestione e coordinamento.

Vocabulary: Pipeline: sequenza di elementi di elaborazione connessi in serie, dove l'output di un elemento è l'input del successivo.